热电偶原理测温及其应用定则.ppt

热电偶原理测温及其应用定则 过程控制系统教学辅助资料 1 3 2工业常用接触式测温仪表 一 热电偶 Thermocouple 热电偶传感器在工业中使用极为广泛 其主要优点是测温精度高 热电动势与温度在小范围内基本上呈单值 线性关系 稳定性和复现性较好 响应时间较快 测温范围宽 热电偶常用测温上限可达1600 低温可达 200 1 热电偶温度计的工作原理热电偶测温的基本原理是热电效应 两根不同材料的金属导体两端连接在一起 当1点与2点的温度不同时 T T0 则回路中就会产生热电势 这种物理现象称为热电效应 热电偶原理图接触电势原理图 在实际应用中 温度为T的一侧是被测温度侧 又称电偶工作端或热端 T0的一侧是参考温度侧 又称电偶参考端或冷端 根据以上所述 可以得出下面几点结论 1 凡是两种不同性质的导体材料均可制成热电偶 2 热点偶所产生的热电势在热电极材料一定的条件下 仅决定于测量端和参考端的温度 而与电极形状无关 3 热点偶参考端温度必须保持恒定 最好保持为0 其它温度计相比 热电偶温度计具有如下特点 1 热电偶可将温度量转换成电量进行检测 因此对于温度的测量 控制 以及对温度信号的放大 变换等都很方便 2 结构简单 制造容易 价格便宜 3 惰性较小 测温准确可靠 测温范围广 4 大多数热电偶性能都相当稳定 并有较好的互换性 5 必须有参考端 并且温度要保持恒定 2 热电偶的应用定则 1 均质导体定则由同一种匀质导体 电子密度处处相同 组成的闭合回路中 不论导体的截面 长度以及各处的温度分布如何 均不产生热电势 这条定则说明 两种材料相同的热电极不能构成热电偶 2 中间导体定则在热电偶回路中接入第三种导体 只要与第三种导体相连接的两端温度相同 接入第三种导体后 对热电偶回路中的总电势没有影响 3 中间温度定则它是指热电偶在两接点温度为T T0时的热电势等于该热电偶在两接点温度分别为T Tn和Tn T0时相应热电势的代数和 3 热电偶结构及标准化热电偶 工业热电偶结构图 K S 4 冷端温度处理 在热电偶的分度表中或分度检定时 冷端温度都保持在0 在使用时 往往由于环境和现场条件等原因 冷端温度不能维持在0 To 0 使热电偶输出的电势值产生误差 因此需要对热电偶冷端温度进行处理 1 补偿导线法一种类型的补偿导线只能同相应的热电偶配套使用 而且有正负极 极性不可以接反 2 计算修正法当用补偿导线把热电偶冷端延长到某一温度T0处以后 由于To通常是环境温度且有To 0 因此还需要对冷端温度进行修正 假设被测温度为T 热电偶冷端温度为T0 所测得的电势值为EAB T T0 根据中间温度定则有 利用热电偶分度表先查出EAB T0 0 的数值 就可以计算出真实电势EAB T 0 的数值 按照该值再查询分度表 即可得出被测温度T 例 用K型热电偶在冷端温度为25 时 测得热电势为34 36mV 求热电偶热端的实际温度 解 查K型热电偶分度表知EAB 25 0 1 00mV 测得EAB T 25 34 36mV 则再查询分度表知 35 36mV所对应的实际温度为851 温度区间内查表按线性插值公式计算 3 电路补偿法 热电偶原理图 接触电势 回路电势差 接触电势原理图 热电偶接入第三种导体 因为 所以 习题 1 室温20 采用K型热电偶测量某物体温度 与其相配的显示仪表无冷端补偿功能 测量电路如图所示 当仪表指示为100 时 求被测物体的温度T 已知 E 20 0 0 798mV E 80 0 3 266mV E 100 0 4 095mV E 120 0 4 919mV 119 2 室温20 采用K型热电偶测量某物体温度 与其相配的显示仪表具有冷端补偿功能 测量电路如上图所示 当仪表指示为100 时 此时用万用表测量